{"id":3510,"date":"2010-07-14T10:38:21","date_gmt":"2010-07-14T08:38:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=3510"},"modified":"2011-07-20T08:52:02","modified_gmt":"2011-07-20T07:52:02","slug":"la-mecanica-cuantica-asombrosa-teoria-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/07\/14\/la-mecanica-cuantica-asombrosa-teoria-2\/","title":{"rendered":"La Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, asombrosa teor\u00eda"},"content":{"rendered":"

Despu\u00e9s de que Max Planck nos hablara de su cuanto de acci\u00f3n, h, en relaci\u00f3n con la radiaci\u00f3n de cuerpo negro, Einstein<\/a>, en 1905, formul\u00f3 esta teor\u00eda de una forma m\u00e1s tajante; \u00e9l sugiri\u00f3 que los objetos calientes no son los \u00fanicos que emiten radiaci\u00f3n en paquetes de energ\u00eda, sino que toda la radiaci\u00f3n consiste en m\u00faltiplos de paquetes de energ\u00eda de Planck. El pr\u00edncipe franc\u00e9s Louis-Victor de Broglie, d\u00e1ndole otra vuelta a la teor\u00eda, propuso que no s\u00f3lo cualquier cosa que oscila tiene una energ\u00eda, sino que cualquier cosa con energ\u00eda se debe comportar como una \u201conda\u201d que se extiende en una cierta regi\u00f3n del espacio, y que la frecuencia, v, de la oscilaci\u00f3n verifica la ecuaci\u00f3n de Planck E = h x v, donde E es la energ\u00eda del paquete, v la frecuencia y h una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck<\/a>.<\/p>\n

Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deber\u00edan verse como una clase de part\u00edculas elementales: el fot\u00f3n<\/a>. Todas las dem\u00e1s clases de part\u00edculas llevan asociadas diferentes ondas oscilatorias de campos de fuerza.<\/p>\n

El curioso comportamiento de los electrones<\/a> en el interior del \u00e1tomo, descubierto y explicado por el famoso f\u00edsico dan\u00e9s Niels Bhor, se pudo atribuir a las ondas de De Broglie. Poco despu\u00e9s, en 1926, Erwin Schr\u00f6dinger descubri\u00f3 como escribir la teor\u00eda ondulatoria de De Broglie con ecuaciones matem\u00e1ticas exactas. La precisi\u00f3n con la cual se pod\u00edan realizar c\u00e1lculos era asombrosa, y pronto qued\u00f3 claro que el comportamiento de todos los objetos peque\u00f1os quedaba exactamente determinado por las recientemente descubiertas \u201cecuaciones de onda cu\u00e1nticas\u201d.<\/p>\n

No hay duda de que la Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica funciona maravillosamente bien. Sin embargo, surge una pregunta muy formal: \u00bfQu\u00e9 significan realmente esas ecuaciones?, \u00bfqu\u00e9 es lo que est\u00e1n describiendo? Cuando Isaac Newton<\/a>, all\u00e1 en 1687, formul\u00f3 como deb\u00edan moverse los planetas alrededor del Sol, estaba claro para todo el mundo lo que significaban sus ecuaciones: que los planetas est\u00e1n siempre en una posici\u00f3n bien definida del espacio y que sus posiciones y sus velocidades en un momento concreto determinan inequ\u00edvocamente c\u00f3mo evolucionaran las posiciones y las velocidades con el tiempo.<\/p>\n

Pero para los electrones<\/a> todo es muy diferente. Su comportamiento parece estar envuelto en misterio. Es como si pudieran \u201cexistir\u201d en diferentes lugares simult\u00e1neamente, como si fuera una nube o una onda, y esto no es un efecto peque\u00f1o. Si se realizan experimentos con suficiente precisi\u00f3n, se puede determinar que el electr\u00f3n<\/a> parece capaz de moverse simult\u00e1neamente a lo largo de trayectorias muy separadas unas de otras. \u00bfQu\u00e9 significa todo esto?<\/p>\n

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Niels Bhor consigui\u00f3 responder a esta pregunta de forma tal que con su explicaci\u00f3n se pudo seguir trabajando y muchos f\u00edsicos siguen considerando su respuesta satisfactoria. Se conoce como la \u201cinterpretaci\u00f3n de Copenhague\u201d de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. En ves de decir que un electr\u00f3n<\/a> se encuentra en un punto x o en un punto y, los f\u00edsicos hablan\u00a0 acerca del estado de un electr\u00f3n<\/a>. Ahora no s\u00f3lo tienen el estado \u201cx\u201d o el estado \u201cy\u201d, sino estados \u201cparcialmente x y tambi\u00e9n parcialmente y\u201d.<\/p>\n

Un \u00fanico electr\u00f3n<\/a> puede encontrarse, por lo tanto, en varios lugares simult\u00e1neamente. Precisamente lo que nos dice la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica es c\u00f3mo cambia el estado del electr\u00f3n<\/a> seg\u00fan transcurre el tiempo.<\/p>\n

Las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica se han formulado con mucha precisi\u00f3n. Sabemos exactamente como calcular cualquier cosa que queramos saber. Pero si queremos \u201cinterpretar\u201d el resultado, nos encontramos con una curiosa incertidumbre fundamental: que varias propiedades de las part\u00edculas peque\u00f1as no pueden estar bien definidas simult\u00e1neamente. Por ejemplo, podemos determinar la velocidad de una part\u00edcula con mucha precisi\u00f3n, pero entonces no sabremos exactamente d\u00f3nde se encuentra; o, a la inversa, podemos determinar su posici\u00f3n con precisi\u00f3n, pero entonces su velocidad queda mal definida. Si una part\u00edcula tiene \u201csp\u00edn\u201d (rotaci\u00f3n alrededor de su eje) no puede ser definida con gran precisi\u00f3n.<\/p>\n

No es f\u00e1cil explicar con sencillez de d\u00f3nde viene esta incertidumbre, pero hay ejemplos en la vida ordinaria que tienen algo parecido. La altura de un tono y la duraci\u00f3n en el tiempo durante el cual o\u00edmos el tono tienen una incertidumbre mutua similar. Si uno desea afinar un instrumento musical, debe escuchar una nota durante un cierto intervalo de tiempo y compararla, por ejemplo, con un diapas\u00f3n que debe vibrar tambi\u00e9n durante alg\u00fan tiempo. Notas muy breves no tienen bien definido el tono; as\u00ed, por ejemplo, si uno toca unas notas en brev\u00edsimos staccatos, no se puede o\u00edr muy bien si el instrumento est\u00e1 bien afinado. Esto es especialmente cierto para las notas bajas. Advierto que me estoy refiriendo a una propiedad fundamental del sonido que no tiene nada que ver con la musicalidad.<\/p>\n

Para que las reglas de la Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica funcionen, es necesario que todos los fen\u00f3menos naturales en el mundo de las cosas peque\u00f1as est\u00e9n regidos por las mismas reglas. Esto incluye a los virus, bacterias e incluso a las personas. Sin embargo, cuanto m\u00e1s grande y m\u00e1s pesado es un objeto m\u00e1s dif\u00edcil es observar las desviaciones de las leyes del moviendo \u201ccl\u00e1sicas\u201d debidas a la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Me gustar\u00eda referirme a esta exigencia tan importante y tan peculiar de la teor\u00eda con la palabra \u201cholismo\u201d. Esto no es exactamente lo mismo que entienden algunos fil\u00f3sofos por \u201cholismo\u201d, y que se podr\u00eda definir como \u201cel todo es m\u00e1s que la suma de sus partes\u201d. Bien, si la f\u00edsica nos ha ense\u00f1ado algo, es justo lo contrario: un objeto compuesto de un gran n\u00famero de part\u00edculas puede ser entendido exactamente si se conocen las propiedades de sus partes (las part\u00edculas): basta que uno sepa sumar correctamente (\u00a1y esto no es nada f\u00e1cil en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica!).<\/p>\n

Lo que yo entiendo por holismo es que, efectivamente, el todo es la suma de las partes, pero s\u00f3lo se puede hacer la suma si todas las partes obedecen a las mismas leyes. Por ejemplo, la constante de Planck<\/a>, h = 6,626075\u2026x 10 exp.-34 julios segundo, debe ser exactamente la misma para cualquier objeto en cualquier sitio o lugar del Universo, es decir, debe ser una constante universal.<\/p>\n

Las reglas de la Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica funcionan tan bien que refutarlas resulta realmente dif\u00edcil. Los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Heisemberg, Paul Dirac y muchos otros mejoraron y completaron las reglas generales. Pero Einstein<\/a> y otros pioneros tales como Erwin Schr\u00f6dinger, siempre presentaron serias objeciones a esta interpretaci\u00f3n. Quiz\u00e1 funcione bien, pero \u00bfd\u00f3nde est\u00e1 exactamente el electr\u00f3n<\/a>, en el punto x o en el punto y? En pocas palabras, \u00bfd\u00f3nde est\u00e1 la realidad? \u00bfCu\u00e1l es la realidad que existe detr\u00e1s de nuestras f\u00f3rmulas? Si tenemos que creer a Bhor, no tiene sentido buscar tal realidad, ya que, parece que el Universo nos impone una especie de censura para que nunca la podamos conocer al completo. Las reglas de la Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, por s\u00ed mismas, y las observaciones realizadas con detectores son las \u00fanicas realidades de las que podemos hablar.<\/p>\n

Hasta hoy, muchos investigadores coinciden con la actitud pragm\u00e1tica de Bohr. Los libros de historia dicen que Bohr demostr\u00f3 que Einstein<\/a> estaba equivocado. Pero otros cient\u00edficos (como yo mismo), sospechan que a largo plazo el punto de vista de Einstein<\/a> volver\u00e1: que falta algo en la interpretaci\u00f3n de Copenhague. Las objeciones originales de Einstein<\/a> podr\u00edan superarse pero, a\u00fan surgen problemas cuando los cient\u00edficos tratan de formular la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para todo el Universo (donde las medidas no se pueden repetir) cuando se trata de reconciliar las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica con las de la gravitaci\u00f3n.<\/p>\n

La Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica junto a la Relatividad (Planck y Einstein<\/a>) son dos logros del ingenio humano que se podr\u00edan clasificar en lo m\u00e1s alto de la tabla de las maravillas cient\u00edficas alcanzadas por el hombre.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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